Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2018,  том 15,  №1, 31-36

 

С.Ш. Сангадиев1, А.А. Машанов1, Д.С. Сандитов1,2

Образование дырки и делокализация атома в жидкостях, аморфных полимерах и стеклах

1Бурятский государственный университет, ул. Смолина, 24а, 670000, Улан-Удэ, Россия
2Институт физического материаловедения СО РАН, ул. Сахъяновой, 6, 670047, Улан-Удэ, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Развито представление о том, что «образованию дырки» в аморфных веществах соответствует процесс делокализации атома – его флуктуационное предельное смещение из равновесного положения. Такой подход к образованию флуктуационной дырки позволяет устранить некоторые противоречия между свободно-объемной теорией и экспериментальными данными. Молекулярно-кинетические процессы, протекающие в жидкостях и аморфных твердых телах, зависят не от классического вандерваальсова свободного объема – «пустого статического пространства между атомами», а главным образом от флуктуационного, динамического свободного объема, который совпадает с флуктуационным объемом, обусловленным делокализацией атомов. Процесс делокализации атома (локальное конфигурационное структурное изменение) играет важную роль в вязком течении стеклообразующих жидкостей. Высказана идея о том, что элементарный акт вязкого течения силикатных стекол и их расплавов состоит из двух этапов: (1) делокализации мостикового атома кислорода в мостике Si-O-Si и (2) переключения валентной связи по Мюллеру-Немилову (подъёма мостикового атома кислорода на вершину потенциального барьера). Предполагается, что делокализация атома – предельное смещение мостикового атома кислорода – служит необходимым условием переключения валентной связи и, следовательно, самого вязкого течения. Без делокализации атома невозможно течение. Замораживание процесса делокализации атома приводит к прекращению текучести и к переходу расплава в стеклообразное состояние. При охлаждении расплава неорганических стекол уменьшается относительное число делокализованных мостиковых атомов, ответственных за текучесть, и в области стеклования достигает ничтожно малого значения, около 3%, что равносильно их замораживанию. В процессе размягчения стекла при нагревании постепенно размораживается процесс делокализации (мостикового) атома и количество делокализованных атомов возрастает от малых значений в замороженном состоянии – до концентрации, соответствующей вязкотекучему состоянию. В тесной связи с размягчением аморфных тел обсуждается природа эффекта пластичности стекол.

Ключевые слова: температура стеклования, модель делокализованных атомов, доля флуктуационного объема, скорость охлаждения, уравнение Вильямса-Ландела-Ферри, органические и неорганические стекла.

УДК 539.213

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.01.004


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 15, No.1 (2018) 31-36

 

S.Sh. Sangadiev1, A.A. Mashanov1, D.S. Sanditov1,2

Education of the hole and delokalization of atom in liquids, amorphous polymers and glasses

1Buryat State University, Smolina Str., 24a, Ulan-Ude, 670000, Russia
2Institute of Physical Materials Science SB RAS, Sakhyanova Str., 6, Ulan-Ude, 670047, Russia

There is a developed idea that the "hole formation" in amorphous substances corresponds to the process of record keeping – its fluctuation limit shift from the equilibrium position. Such an approach to the formation of a fluctuation hole can eliminate some contradictions between free-volumetric theory and experimental data. Molecular-kinetic processes occurring in liquids and amorphous solids, not from the classical Van der Waals' free volume – "empty static space between atoms", but also, as a rule, from the fluctuation dynamic free volume, which coincides with the fluctuation volume due to delocalization atoms. The process of document management (local configuration structural change) plays an important role in the viscous flow of glass-forming liquids. (1) delocalization of the bridging oxygen atom in the Si-O-Si bridge and (2) switching the Muller-Nemilov valence bond (lifting of the bridging oxygen atom) to the top of the potential barrier). It is assumed that the delocalization of the atom – the limiting displacement of the bridging oxygen atom – is a necessary condition for switching the valence bond and, most importantly, the most viscous flow. Without the delocalization of the atom, flow is impossible. Freezing the workflow process to end the current situation in a vitreous state. When the melt of inorganic glasses is cooled, the amount is 3%, which is equivalent to their freezing. During the process of glass softening, the process of document management (bridging) atom is gradually thawed with heating and the number of delocalized compounds increases from small values in the frozen state to a concentration corresponding to the viscous-flowing state. In close connection with the softening of amorphous bodies, the nature of the effect of the plasticity of glasses is discussed.

Keywords: glass transition temperature, delocalized atoms model, fluctuation volume fraction, cooling rate, Williams-Landel-Ferry equation, organic and inorganic glasses.